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該設(shè)備總電源入口的浪涌保護(hù)電路原理圖如下圖所示：

如圖中所示，采用兩個(gè)壓敏電阻并聯(lián)的差模保護(hù), 共模保護(hù)采用兩個(gè)氣體放電管并聯(lián)構(gòu)成的保護(hù)電路?

在設(shè)計(jì)風(fēng)扇工作電路時(shí), 為了進(jìn)一步進(jìn)行浪涌保護(hù), 在直流24V電源輸入端口還并聯(lián)了一個(gè)TVS進(jìn)行差模保護(hù)。

風(fēng)扇工作電路電源入口的原理圖如下圖所示：

第一幕：器件的“三國(guó)演義”

[死亡電流路徑]   

浪涌來襲 → TVS率先響應(yīng)(皮秒級(jí)) → 獨(dú)吞90%能量 → 過載燒毀 → 風(fēng)扇慘遭殘壓蹂躪

關(guān)鍵證據(jù)：

TVS：響應(yīng)快(皮秒級(jí))但弱小(通流僅幾百安)

壓敏電阻：反應(yīng)慢(納秒級(jí))但彪悍(通流可達(dá)數(shù)千安)

氣體放電管：動(dòng)作最慢(微秒級(jí))卻是雷神(通流可達(dá)數(shù)萬(wàn)安)

下圖給出了三種保護(hù)器件的特性比較

第二幕：并聯(lián)的“職場(chǎng)陷阱”

設(shè)備總電源輸入電路板的輸出與風(fēng)扇工作電路電路板的電源輸入之間直接用電纜連接, 兩者之間沒有任何器件, 而且互連電纜的長(zhǎng)度小于 0.4m? 

這樣, 在原理上, 相當(dāng)于壓敏電阻 RV5 ? RV6 與 TVS VD 直接并聯(lián)?

壓敏電阻與TVS直接并聯(lián) = 菜鳥替大佬擋槍

0.4m短線寄生電感≈0.6μH，完全不足以延遲TVS導(dǎo)通

TVS：我反應(yīng)快也有錯(cuò)？

由于TVS這種見義勇為的特性，其率先過流損壞? 損壞后, 后一級(jí)電路也無(wú)法得到保護(hù), 出現(xiàn)風(fēng)扇損壞的現(xiàn)象 (轉(zhuǎn)速變慢)? 

在此狀態(tài)下, 浪涌測(cè)試時(shí), 設(shè)備總電源輸入端口防雷電路輸出后的殘壓在150V 以上? 

當(dāng)一個(gè)設(shè)備要求保護(hù)電路具有整體通流量大, 又能夠?qū)崿F(xiàn)精確保護(hù)時(shí), 保護(hù)電路往往需要這幾種保護(hù)器件之間能夠很好地配合使用來實(shí)現(xiàn)較理想的保護(hù)效果? 

但是這些保護(hù)器件之間不能用簡(jiǎn)單的并聯(lián)來達(dá)到分級(jí)保護(hù)的目的? 

若將通流量等級(jí)相差較大的#壓敏電阻和 #TVS 直接并聯(lián), 即使壓敏電阻通流量的選擇可以滿足設(shè)備總浪涌保護(hù)的要求, 在浪涌過電流的作用下, TVS 也會(huì)先發(fā)生損壞, 無(wú)法發(fā)揮壓敏電阻通流量較大的優(yōu)勢(shì)?

其原因是 TVS 的導(dǎo)通較快, 而且在 TVS 導(dǎo)通以后, 在壓敏電阻導(dǎo)通之前, 又沒有阻擋大電流的 “侵襲” 的措施, 導(dǎo)致 TVS 因不能承受過大的浪涌電流而損壞?

因此在直流電源的浪涌保護(hù)電路設(shè)計(jì)中, 在幾種保護(hù)器件配合使用的場(chǎng)合, 經(jīng)常需要電感? 導(dǎo)線等在兩種元器件之間進(jìn)行配合? 

電感? 導(dǎo)線本身不是浪涌保護(hù)器件, 但是在兩個(gè)保護(hù)器件組合構(gòu)成的保護(hù)電路中可以起配合的作用? 其原理圖如下圖所示：

 經(jīng)驗(yàn)值, 1m 導(dǎo)線長(zhǎng)的寄生電感為 1~1.6 μH?

3.處理措施：給浪涌設(shè)計(jì)“站位兵法”

防浪涌布局三板斧

1. 串聯(lián)7uH電感：

在TVS前端筑起“電磁減速帶”，強(qiáng)迫電流先走壓敏電阻主路

效果類比：從直搗黃龍變排隊(duì)過安檢

2. 改造電流路徑：

[求生電流路徑]   

浪涌 → 壓敏電阻泄放80% → 電感阻擋殘壓 → TVS精細(xì)鉗位(僅處理漏網(wǎng)之魚)

3. 風(fēng)扇滿血復(fù)活：

試驗(yàn)結(jié)果（見下表）證實(shí)了串聯(lián)電感的正確性：

血淚經(jīng)驗(yàn)包

1. 并聯(lián)是禁忌：

不同響應(yīng)速度器件直接并聯(lián)=死亡競(jìng)速賽

黃金法則：TVS永遠(yuǎn)站在防護(hù)鏈最末端

2. 電感是救星：

7μH電感成本＜1元，卻能讓TVS壽命延長(zhǎng)10倍

1m導(dǎo)線≈1.6μH寄生電感，短線布局可替代電感

3. 三級(jí)防護(hù)哲學(xué)：

第一級(jí)：氣體放電管(抗雷神)

第二級(jí)：壓敏電阻(打怪獸)  

第三級(jí)：TVS(清小兵)

舉一反三技巧

氣體放電管? 壓敏電阻? TVS 各有其優(yōu)缺點(diǎn), 在設(shè)計(jì)保護(hù)電路時(shí)應(yīng)各司其職

遇到多級(jí)防護(hù)，必查 “響應(yīng)時(shí)間差”

重要接口采用三級(jí)防護(hù)：電阻+TVS+GDT組合拳

直流電路優(yōu)選 “壓敏電阻+電感+TVS” 組合拳